Общие закономерности действия факторов среды

Каждый живой организм может нормально существовать и продолжать свой род только в определенной области значений факторов среды. Для нормального существования наземных животных и человека существуют нижние и верхние пределы температуры, освещенности, концентрации кислорода в воздухе, атмосферного давления и др. Область количественных значений какого-либо фактора среды, в пределах которой могут существовать особи данного вида (популяции), называют диапазоном выживания, зоной устойчивости или зоной толерантности, или биоинтервалом фактора среды (существуют и другие определения). Обычно выделяют зону нормальной жизнедеятельности и стрессовые зоны (зоны угнетения), за которыми следуют пределы выносливости (устойчивости). За нижним и верхним пределами устойчивости происходит гибель организма.

Фундаментальный биологический принцип: для любого вида (растений и животных) существует оптимум-зона нормальной жизнедеятельности, зоны угнетения и пределы выживаемости по каждому фактору среды.

В природных условиях на организм, группу организмов, экосистему всегда действует большое число факторов одновременно. Совместное действие нескольких факторов бывает синергическим, когда они усиливают действие друг друга и производят больший эффект, чем сумма действия каждого фактора. Действие суммы факторов может быть и негативным, когда наблюдается взаимное ослабление эффектов. Как следствие при этом пределы выносливости организма изменяются.

Графическая зависимость, показывающая число особей вида, выживших к определенному промежутку времени, называется кривой выживания. Строятся кривые выживания отложением на оси абсцисс времени в годах или процентах средней продолжительности жизни, а на оси ординат ‑ числа выживших особей на 1 тыс. рожденных.

Закон лимитирующих факторов: даже единственный средовый фактор за границами зоны своего оптимума приводит к угнетенному (стрессовому) состоянию организма, а за пределами выносливости ‑ к его гибели.

Такой фактор называется лимитирующим. Это может относиться к любому средовому фактору, которого слишком много или слишком мало (например, как избыток, так и недостаток влаги может привести к гибели растений).

Закон лимитирующих факторов был впервые сформулирован Ю.Либихом в 1840 г. и поэтому его называют законом минимумов Либиха. Он применим как к растениям, так и к животным. Из сказанного следует, что плотность популяций любого вида будет наивысшей там, где все параметры среды для него оптимальны. Она снизится, но не упадет до нуля, если значение одного или нескольких средовых факторов будет стрессовым. Наконец, вид отсутствует, если один из факторов выходит за пределы выживания (устойчивости) вида. Этот закон еще называется законом толерантности (1913 г.).

Виды могут существенно отличаться с точки зрения оптимальных условий и пределов выносливости. Однако, если оптимумы и пределы выносливости у разных видов неодинаковы, их общие пределы выносливости могут в значительной степени перекрываться.

Именно этим объясняется увеличение устойчивости экосистем с увеличением количества видов в ней. Например, экосистемы тайги значительно устойчивее экосистем пустыни или тундры.